Question

实验室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl₂O₄的主要流程如下:

（1）制备MgAl₂O₄过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式为_____________。

（2）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是__________________。

（3）在25 ℃下,向浓度均为0.01 mol·L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水,先生成______沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式:_____________。{已知25 ℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^－11,K_sp[Al(OH)₃]=3×10^-34}。

（4）无水AlCl₃(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。

装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是______;F中试剂的作用是__________________________________________。 

（5）将Mg、Cu组成的3.92 g混合物投入过量稀硝酸中,充分反应后,固体完全溶解时收集到还原产物NO气体1.792 L(标准状况),向反应后的溶液中加入4 mol·L^-1的NaOH溶液80 mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为____g。

Answer

2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液) Al(OH)3 Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+ 除去HCl 吸收水蒸气 8.00

【解析】试题由制备MgAl2O4的主要流程可知，MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应后生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，沉淀经洗涤、干燥、高温灼烧后得到产品。

（1）制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式为2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O。

（2）沉淀表面可能会吸附少量的氯离子和铵根，判断流程中沉淀是否洗净，可以检验洗涤液中是否有氯离子或铵根，由于氯离子的检验更简单、更灵敏，所以我们经常检验氯离子，所用的试剂是AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)。

（3）根据Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)•c2(OH‾)=1.8×10-11，求得 c2(OH‾)= ，所以c(OH‾)= mol/L；由 Ksp[Al(OH)3]= c(Al3+)• c3(OH‾)=3×10-34，求得c3(OH‾)= ，所以c(OH‾)= 。比较两组数据可知，生成Al(OH)3沉淀所需要的OH‾浓度更小，所以先生成Al(OH)3沉淀。

（4）由题意和装置图可知，该实验先用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，这样制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是除去HCl，C装置的作用是干燥氯气，D装置是制备氯化铝的装置，E装置收集氯化铝，F装置是保护装置，防止空气中的水蒸气进入E引起氯化铝水解，所以其中试剂的作用是吸收水蒸气，G装置吸收剩余的氯气，防止污染空气。

（5）将Mg、Cu组成的3.92 g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后,固体完全溶解时收集到NO气体1.792 L(标准状况下)，则NO的物质的量为0.08mol，反应过程中的电子转移n(e-)=0.08mol=0.24mol，金属离子恰好完全沉淀时生成氢氧化镁和氢氧化铜，沉淀的质量等于金属的质量加上其结合的氢氧根的质量，沉淀中n(OH-)= n(e-)=0.24mol，则形成沉淀的质量为3.92g+0.24mol17g/mol=8.00g。